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Dr. Shurong Liu

1. Preis des Jahres 2018

„Coupled biotic-abiotic mechanisms of nitrous oxide production in soils during nitrification involving the reactive intermediates hydroxylamine and nitrite“

Institut für Bio- und Geowissenschaften - Agrosphäre (IBG-3), Forschungszentrum Jülich (aktuell: Department für Mikrobiologie, Universität Wien)

© Geoverbund ABC/J / Forschungszentrum Jülich GmbHDr. Shurong Liu
Copyright: Geoverbund ABC/J / Forschungszentrum Jülich GmbH

Lachgas (N2O) ist ein bedeutendes Treibhausgas, welches zum Abbau der Ozonschicht beitragen kann. Abiotische Prozesse könnten eine wichtige Rolle in der N2O-Produktion durch einen gekoppelten biotisch-abiotischen Mechanismus, ausgehend von den zwei reaktiven Zwischenprodukten Hydroxylamin (NH2OH) und Nitrit (NO2-). Zuerst, die Dissertation demonstriert die Verhältnisse zwischen NH2OH-Freisetzung und Endproduktbildung zwischen den unterschiedlichen Mikroorganismenstämmen (0.24% bis zu 1.92%) und waren von der NH3-Konzentration im Medium abhängig. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine hochempfindliche Methode entwickelt und angewendet, bei der NH2OH unter sauren Bedingungen extrahiert und anschließend mit Fe3+ zu N2O oxidiert wird. Mit dieser neu entwickelten Methode konnte ein NH2OH-Gehalt in Fichtenwaldboden zwischen 0.3 und 3.8 μg N kg-1 Bodentrocken-gewicht nachgewiesen werden. Zudem konnte in dieser Dissertation auch eine positive räumliche Korrelation zwischen NH2OH-Konzentrationen im Boden und der aeroben N2O-Produktion in einem Fichtenwald gefunden werde. Die abiotische Umwandlung von NH2OH in N2O stark vom Gehalt war an organischer Bodensubstanz (SOM), dem pH-Wert und dem MnO2-Gehalt abhängig. Bei geringem SOM-Gehalt, niedrigem pH-Wert und hohem MnO2-Gehalt wurde mehr NH2OH chemisch zu N2O umgewandelt. Weiterhin wurde in dieser Dissertation es konnte gezeigt werden, dass abiotische Prozesse trugen zu 10-40% zur Umwandlung von NO2- zu N2O bei. Die Umwandlung von NH2OH zu N2O war größtenteils (>80%) abiotisch. Anoxische Vorinkubation führte zu einer Erhöhung des Beitrags von NO2- zur aeroben N2O-Produktion, während der Beitrag von NH2OH sich, abhängig vom SOC-Gehalt des Bodens, verringerte. Schließlich konnte eine enge Beziehung zwischen pulsartiger N2O-Produktion nach Wiederbefeuchtung von luftgetrockneten Waldböden und der Konzentration von NO2-, welches während der Trocknung der Böden akkumuliert worden war, beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Dissertation verbessern das Verständnis der Mechanismen der aeroben N2O-Produktion in Böden.


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